金属工艺学简答题Word文档下载推荐.docx
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焊接电流太大或太小;
夹渣:
电流过小,熔渣不能充分上浮,运条方式不当,焊缝金属凝固
太快且周围不干净,冶金反应生成的杂质浮不到熔池表面;
未焊透:
焊接电流太小,焊接速
度太快,焊件装配不当,焊条角度不对,电弧未焊透工件;
裂纹:
焊接材料的化学成分选择
不当,造成焊缝金属硬、脆,在焊缝冷凝后期和继续冷却过程中形成裂纹,金属液冷却太快,
导致热应力过大而形成裂纹,焊件结构设计不合理,造成焊接应力过大而产生裂纹。
6、什么是主运动?
什么是进给运动?
各自有何特点?
主运动是由机床或人力提供的主要运动,它促使刀具和工件之间产生相对的运动,从
而使刀具前面接近工件;
特点是在切削过程中速度最高,消耗动力最大,其运动方式可以是
旋转运动也可以是往复直线运动。
进给运动也是由机床或人力提供的运动,它使刀具与工件
之间产生附加的相对运动,加上主运动,即可以连续进行切削,并得到具有所需几何特性的
已加工表面;
特点是在切削过程中速度低,消耗动力少,其运动可以是间歇的,也可以是连
续的,可以是直线送进,也可以是圆周送进。
在切削加工中,主运动只有一个,而进给运动
可以有一个或数个。
7、拉深变形时常见的缺陷是什么?
分别采取什么措施加以解决?
拉深缺陷:
折皱和拉穿
措施:
折皱――加压边圈
拉穿――凸凹模间的间隙要合适;
凸凹模间的圆角要合适;
选用合理的拉深系数。
8、焊接应力与变形产生的原因是什么?
常见的几种变形形式是什么?
原因:
焊缝局部不均匀的加热和冷却;
变形形式:
收缩变形,角变形,弯曲变形,扭曲变形,波浪变形。
9、减少焊接应力与变形的工艺措施有那些?
工艺措施:
结构设计:
焊缝位置应尽量对称结构中性轴;
在保证结构有足够承载能力
的条件下,尽量减少焊缝的长度和数量。
焊接工艺:
反变形法,刚性固定法,合理安排焊接次序,焊前预热焊后缓冷焊后热处理。
焊后矫形处理:
机械矫形,火焰矫形。
10、分析积屑瘤产生的原因,特性;
对切削加工的影响和对积屑瘤的控制。
切屑与前刀面的摩擦阻力超过材料的内部结合力时,有一部分金属会粘附在切
削刃附近而形成;
特性;
时生时灭;
对切削加工的影响:
利:
可保护刀刃代替刀刃进行切削;
使实际前角增大,切削
比较轻快;
弊:
使切削层厚度不断变化,影响尺寸精度;
导致切削力的变化,引起振动,有
一些积屑瘤碎片粘附在工件的已加工表面上,使表面变得粗糙。
对积屑瘤的控制:
避免在中温中速加工塑性材料。
11、用一根冷拉钢丝绳吊装一大型工件入炉,并随工件一起加热至1000oC,当出炉后再次
吊装工件时,钢丝绳发生断裂,试分析其原因。
因钢丝绳冷拉成形后,产生加工硬化现象,强度和硬度都有所提高,但加热至1000
oC后,造成了再结晶退火,使钢丝绳的力学性能下降,导致钢丝绳断裂。
12、铸造厂生产了一批灰铸铁件。
经检测,随炉单个浇注的Φ30试棒的抗拉强度为205~
210MPa,符合图纸得出的HT200的要求。
用户检验时,在铸件不同部位取样,检测结果表
明,铸件上壁厚为8mm处的σb为200MPa;
15mm处的σb为196MPa;
25mm处σb为175MPa;
30mm处的σb为168MPa。
据此,用户认为该批铸件不合格,理由是:
1)铸件力学性能不
符合HT200要求;
2)铸件整体强度不均匀。
试判断用户的意见是否正确,为什么?
不正确;
因随炉单个浇注的Φ30试棒的抗拉强度为205~210MPa,已达到图纸的要求;
且符合国家对铸件性能的检测要求,铸件随着壁厚的增加,冷却速度减慢,晶粒粗大,力学
性能降低。
13、某工厂用T10钢制造的钻头给一批铸铁件钻10mm深孔,钻几个孔以后钻头很快就磨损,
经检验,钻头的材质、热处理工艺、金相组织、硬度均合格,试问失败原因,并请提出解
决办法。
铸件可能有麻口或白口组织,硬度太高,导致钻头磨损;
(2)铸件表面可能有粘砂;
导致钻头磨损;
对铸件进行退火处理,消除铸件的麻口或白口组织;
降低铸件硬度;
用砂
轮磨掉铸件表面粘砂。
14、可分别采用图14—1两种不同的走刀方式,(图中1、2、3、4为走刀次序),试分析哪一种效率高?
为什么?
b种方案效率高;
因一次自动走刀距离长,走刀次数少;
生产效率高。
15、如图15—1所示拼接大块钢板是否合理?
为什么?
是否要改变?
怎样改变?
其合理的焊接次序是什么?
焊缝
不合理;
焊缝重合,易引起焊接变形;
要改变;
见图2—4B,焊缝应错开,以减少应力与变形对焊接件造成的破坏。
合理的焊接次序是:
分别将1、7板分为两块,拼成1231板、456板、7897板焊在一起;
然后再将这已焊好的三块组合板焊在一起。
16、在本课程学习中,有哪些内容涉及内应力问题。
试分析、说明这些内应力问题在金属成形和切削加工中形成的主要原因。
(1)铸件内应力问题:
主要是由于铸件凝固时,因壁厚不均匀,各部分冷却速度不同,以致于在同一时期内铸件各部分收缩不一致而引起的应力。
它是铸件产生变形和裂纹的基本原因。
(2)金属塑性变形时,制件内部也会产生应力,但当外力去除后,应力会消失,对制件质量没有影响,只有当锻件表面粗糙或有划痕、微裂纹、粗大夹杂等在拉伸时导致缺陷产生
应力集中,使得缺陷扩展甚至造成制件开裂。
(3)焊接应力问题:
焊接过程中,局部加热和冷却导致被焊结构产生较大的温度不均匀,造成焊接件产生应力与变形。
(4)切削加工时,一是因切削温度导致的工件产生应力,切削速度越高,表层切削温度
越高,当切削温度不超过工件材料相变温度时,使工件表层产生较大拉应力。
另外是工件表面层塑性变形引起的应力,使得工件里层受到拉应力、表层受到压应力作用。
17、模具作为现代“工业之母”,在国民经济建设中起重要作用;
作为模具系列之一的冲压模约占模具总量40%以上。
试指出日常生活中你所见到的2种以上冲压零件,并分别说明生产每种零件所需哪几道冲压工序。
日常生活中看到的冲压件实在太多了,小到锅碗瓢盆,大到汽车轮船;
如我用的搪瓷脸盆、不锈钢碗他们均为冲压件,工序分别为落料、拉深和翻边。
汽车外面的复盖件大都是冲压件,经落料、拉深而成;
就连我使用的硬币不也是冲压件吗?
只不过是精冲件而已,要落料、压肋而成。
18、什么是定向凝固原则?
需要采取什么措施来实现?
定向凝固原则是提高增设冒口和冷铁使铸件远离冒口的部位先凝固,冒口本身最后凝固。
19、合金的收缩经历了哪几个阶段?
各会产生什么影响?
合金的收缩经历了液态、凝固和固态收缩,其结果表现为体积的减小、线尺寸的减小。
20、熔焊焊接冶金过程特点是什么?
针对该特点,为了保证焊缝质量焊接过程中应该采取什么措施?
答、反应区温度高、冶金反应激烈;
熔池小而冷却速度快;
冶金条件差易形成杂质等缺陷。
焊接前必须对铸件进行清理,焊接过程中对熔池金属进行冶金保护和机械保护。
21、什么是加工硬化?
其产生原因是什么?
答、冷变形时,晶粒破碎为碎晶块,出现晶格扭曲,位错密度增加;
随着金属冷变形程度的增加,金属材料的强度、硬度的指标都会逐渐提高,但塑性、忍性的指标又会下降,此现象就称为加工硬化。
22、常见的焊接变形有哪些?
应采取什么措施解决?
答、收缩变形、角变形、弯曲变形、波浪变形、扭曲变形;
注意结构设计、焊接工艺及焊后矫形处理。
23、在拉深中最容易出现的缺陷是什么?
为保证拉深件的质量,应该采取什么措施?
答、会产生破裂、起皱及凸耳;
为保证拉深件的质量,应该注意凸凹模的圆角半径、凸凹模间隙、正确选择压边力和拉深系数。
24、试分析预锻模膛和终锻模膛的作用并说明它们的区别。
答、预锻模膛的作用是使坯料的形状和尺寸更接近锻件;
经过终锻模膛后坯料最终变形到锻件所需要的外尺寸;
前者比后者高度大、宽度小,预锻模膛没有飞边槽,而且预锻模膛的模锻斜度、圆角及模膛体积比终锻模膛大。
25、何谓金属的可锻性?
用什么指标来进行综合衡量?
金属的可锻性取决于哪些因素?
答、金属的可锻性:
衡量金属材料在塑性成形时获得优质零件的难易程度;
用什么指标来进行综合衡量:
金属的塑性和变形抗力;
金属的可锻性取决于哪些因素:
合金的成分及组织:
化学成分,金属组织;
变形条件:
变形温度,变形速度,应力状态。
26、焊接接头的构成是什么?
并分析焊接接头的组织和性能。
答、焊接接头构成:
由焊缝区,熔合区,热影响区构成。
焊缝区:
组织为柱状晶粒,易使化学成分和杂质在焊缝中心区产生偏析,使焊缝金属
力学性能下降;
熔合区:
少量的铸态组织和粗大的过热组织,化学成分不均匀,组织不均匀;
塑性差,强度低,脆性大,易产生焊接裂纹和脆性断裂,是焊接接头最薄弱的环节之一;
过热区:
该区组织过热,晶粒粗大,塑性韧性差,也是焊接接头的一个薄弱的环节;
正火区:
冷却后为均匀细小的正火组织,力学性能较好;
部分相变区:
冷却后为粗大的铁素体与细晶粒珠光体,晶粒大小不一致,力学性能
稍差。
27、拉深件在拉深过程中易出现什么缺陷?
应分别采取什么措施加以解决?
答、易出现折皱――加压板或压边圈;
(2分)拉穿――合适的凸凹模间隙、合适的凸
凹模圆角、控制拉深系数的大小,变性程度大时可进行多次拉深,后续的拉深系数比前面的大,并且可安排中间退火。
28、简述熔化焊的冶金过程特点及保证焊缝质量的措施。
答、冶金过程特点:
熔池温度高,有益的合金元素容易烧损;
熔池体积小,冷却速度快,化学成分不均匀,气体来不及逸出会产生气孔;
动态熔池更新。
保证焊缝质量的措施:
渗加有益的合金元素,保证焊缝的化学成分;
造成有效地保护隔绝空气对焊缝的不利影响;
进行脱氧、脱硫、脱磷等。
29、试画出车削细长轴工件的装夹情况,并分析各定位元件分别约束了哪几个自由度?
属于何种定位方式?
如果不太合理,应采取什么方法解决?
答、用三爪卡盘和前后顶尖装夹:
三爪卡盘约束了Y轴、Z轴的平移;
前后顶尖约束了X轴、Y轴、Z轴的平移;
Y轴、Z轴的转动;
属于过定位;
把三爪卡盘换成卡箍。
30、常见的焊接变形有哪些?
答、焊接变形有收缩变形、角变形、弯曲变形、扭曲变形、波浪变形。
结构设计――焊缝布置尽量对称、减少焊缝长度和数量;
工艺设计――加裕量、反变形法、合理安排焊接次序、焊前预热焊后缓冷、焊后热处理;
焊后矫形处理――机械矫形、火焰矫形。
31、什么是液态合金的充型能力?
合金的流动性取决于那些因素?
合金的流动性不好对铸件质量有何影响?
为什么铸钢的流动性比铸铁差?
答.1)合金的充型能力:
液态金属填充铸型的能力;
2)合金的流动性取决于那些因素:
化学成分和浇注条件;
3)合金的流动性不好对铸件质量有何影响:
会产生冷隔和浇不足;
4)为什么铸钢的流动性比铸铁差?
铸钢的结晶温度高,结晶温度范围大。
32、什么是拉深系数?
用φ250mm*1.5mm的板料能否一次拉深成直径为φ50的拉深件?
应采取哪些措施才能保证正常生产?
答、拉深系数:
拉深后制件的直径与毛坯直径之比;
不能,因为拉深系数太小变形程度太大,可以进行多次拉深,后续的拉深系数可选得大一些,并可安排中间退火。
33、简述焊条选用的基本原则?
(1)工件的力学性能和化学成分从满足强度要求出发,结合材料的焊接性,选择与被焊材料力学性能相适应的焊条。
同时要注意使焊缝熔敷金属的化学成分与被焊材料相
同或相接近。
(2)工件的工作条件和使用性能被焊工件如果在承受动载荷或冲击载荷条件下工作,则除应保证强度指标外,还应选择韧性和塑性较好的低氢型焊条。
如果被焊工件在低温、高温、磨损或有腐蚀介质条件下工作,则应优先选择相应种类的焊条。
(3)工件的结构特点由于几何形状复杂或大厚度工件的焊接加工易产生较大的应力而引起裂纹,因此宜选择抗裂性好、强度较高的焊条。
对存在铁锈、油污和氧化物且不宜清
除的位置宜选用酸性焊条。
(4)施工现场条件受不同施工现场条件的限制,如野外作业、潮湿气候等,应在考虑焊条种类的同时,一并考虑作业条件与环境以及必要的辅助设备。
34、产生焊接应力与变形的原因是什么?
焊接过程的局部加热导致被焊结构产生较大的温度不均匀,除引起接头组织和性能不均匀外,还会产生焊接应力与变形。
35、和手工电弧焊相比,埋弧自动焊有何特点?
应用范围如何?
1)焊接生产效率高。
埋弧焊采用较大的焊接电流(可达1000A以上),因此熔深大,焊接速度快,焊丝连续进给,节省了焊接辅助时间。
2)节省焊接材料。
对中厚板埋弧焊可不开坡口,一次焊透,降低了焊接材料消耗。
同时多余焊剂可回收使用。
3)焊缝质量好。
由于焊剂层保护效果好,焊接过程有调节作用,因此焊缝质量较高,外观成形均匀美观。
4)劳动条件较好。
埋弧焊的非明弧操作和机械控制方式,减轻了体力劳动,避免了弧光伤害,减小了烟尘。
埋弧焊的不足之处是:
只适合于平焊位置、长直焊缝和大直径环缝,不适于薄板和曲线焊缝的焊接,而且对被焊件预装配要求较高。
36、铸铁焊补的主要问题是什么?
(1)熔合区易产生白口组织。
由于焊接时为局部加热,焊后铸铁件上的焊补区冷却速度远比铸造成形时快得多,因此很容易形成自口组织,其硬度很高,焊后很难进行机械加
工。
(2)易产生裂纹。
铸铁强度低,塑性差。
当焊接应力较大时,就会在焊缝及热影响区内产生裂纹,甚至使焊缝整体断裂。
此外,当采用非铸铁组织的焊条或焊丝冷焊铸铁件时,铸
铁因碳及硫、磷杂质含量高,基体材料过多熔入焊缝中,易产生裂纹。
(3)易产生气孔。
铸铁含碳量高,焊接时易生成CO和CO2气体,铸铁凝固中由液态转变为固态所经过的时间很短,熔池中的气体来不及逸出而形成气孔。
此外,铸铁的流动性好,立焊时熔池金属容易流失,所以一般只应进行平焊。
37、铸铁热焊和冷焊各有何优缺点?
(1)热焊法热焊法是将铸件整体或局部缓慢预热到600~700℃,焊接中保持400℃以上,焊后缓慢冷却。
这种方法应力小,不易产生裂纹,可防止出现白口组织和产生气孔,
但成本较高,生产率低,劳动条件差。
常用的方法是气焊和焊条电弧焊。
热焊法一般仅用于焊后要求机械加工或形状复杂的重要铸铁件,如机床导轨、主轴箱、汽车的汽缸体等。
热焊法成本高,工艺复杂,生产周期长,因此尽量少用。
(2)冷焊法冷焊法是焊补前不对铸件预热或在低于400℃的温度下预热的焊补方法。
常用焊条电弧焊进行铸铁冷焊,依靠焊条来调整焊缝的化学成分,防止白口组织和裂纹。
焊接时应尽量用小电流、短电弧、窄焊缝、分段焊等工艺,焊后立即用锤轻击焊缝,以松弛焊接应力,待冷却后再继续焊接。
铸铁冷焊用焊条有钢芯铸铁焊条、镍基铸铁焊条、铜基铸铁焊条和铸铁芯铸铁焊条。
冷焊法生产率高,成本低,劳动条件好,尤其是不受焊缝位置的限制,故应用广泛。
38、么叫弹性变形?
什么叫塑性变形?
随外力消除而消失的变形称为弹性变形。
当外力去除时,不能恢复的变形称为塑性变形。
39、σ0.2的含义是什么?
为什么低碳钢不用此指标?
σ0.2为名义屈服强度(点),适用于没有明显屈服现象的金属材料。
低碳钢有明显的屈服现象,用σs表示。
40、抗拉强度与硬度之间有没有一定的关系?
有。
因为它们以不同形式反映了材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力。
只是反映的材料体积不同,σb反映的是被测材料整个体积内,而HRC反映被压处。
41、表什么指标?
为什么αk不用于设计计算?
αk代表金属材料的冲击韧度,即试样缺口底部面积上的冲击吸收功,代表抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力。
因为αk值的影响因素多,重复性差,且工件大多以小能量多
次冲击下工作,此时的寿命主要取决于强度。
所以,不直接用于设计计算。
42、晶粒大小对其力学性能有何影响?
如何控制液态金属的结晶过程,以获得细小晶粒?
晶粒越细,晶界就越多,晶界处的晶格排列方向极不一致,犬牙交错、互相咬合,
从而增加了塑性变形的抗力,提高了金属的强度。
同时,金属的塑性和韧性也可得到提高。
采用快速冷却、人工精核、机械震动、超声波振动、电的磁搅拌等方法可获得细小晶
粒。
43、找出一根积压的钢材,经金相分析后发现其组织为珠光体加铁素体,其中铁素体占80
℅,问此钢材的含碳量大约是多少?
因为80%(Wc-0)=20%(0.77-Wc)
所以Wc=20%*0.77=0.154%(为15钢)
44、件应采用什么退火方法,并说明退火的目的。
(1)亚共析钢(Wc=0.35℅)铸造齿轮:
去应力退火;
消除应力。
(2)锻造后产生过热组织(晶粒粗大)的亚共析钢(Wc=0.6℅)锻造毛坯:
完全退火;
细化晶粒。
(3)具有片状渗碳体的钢坯(Wc=1.2℅):
球化退火;
使Fe3C球化,降低HBS,提高切削加工性。
45、Wc=1.2℅的过共析钢正火的目的是什么?
如何选择加热温度?
答消除网状Fe3CⅡ,为球化退作组织准备,提高力学性能;
ACCM+30—50℃。
46、Wc=0.45℅的碳钢齿轮,其制造工艺为:
圆钢下料→锻造→退火→车削加工→淬火→回火→铣齿→表面淬火。
说明各热处理工序的名称和作用。
(1)退火:
降低HBS,提高切削加工性能,细化晶粒,均匀组织。
(2)淬火+回火:
调质;
提高综合性能。
(3)齿面淬火:
表面淬火;
提高HRC和耐磨性。
47、柴油机凸轮轴,要求凸轮表面有高的硬度(HRC>
50),而心部具有良好的韧性(Ak>
40J).
原来用Wc=0.45℅的碳钢调质,再在凸轮表面进行高频淬火,最后低温回火。
现因库存钢材
用完,拟用Wc=0.15℅的碳钢代替。
试说明:
(1)原Wc=0.45℅钢的各热处理工序的作用。
(2)改用Wc=0.15℅钢后,仍按原热处理工序进行,能否满足性能要求?
(3)改用Wc=0.15℅钢后,采用何种热处理工艺能达到所要求的性能?
(1)调质:
提高心部综合力学性能;
高频淬火+低温回火:
提高HRC、耐磨性,降低脆性,保证要求的硬度值。
(2)不能。
因为含碳量为0.15℅淬不硬,表面硬度不足,耐磨性不够。
(3)渗碳+淬火+低温回火。
48.熔焊、压焊和钎焊的实质有何不同?
解:
熔焊的实质是金属的熔化和结晶,类似于小型铸造过程。
压焊的实质是通过金属欲焊部位的塑性变形,挤碎或挤掉结合面的氧化物及其他杂质,使其纯净的金属紧密接触,界面间原子间距达到正常引力范围而牢固结合。
钎焊的实质使利用液态钎料润湿母材,填充接头间隙,并与母材相互扩散实现连接焊件。
49.焊条药皮由什么组成?
各有什么作用?
1)稳弧剂主要使用易于电离的钾、钠、钙的化合物,如碳酸钾、碳酸钠、大
理石、长石和钾(或钠)水玻璃等,以改善引弧性能,提高电弧燃烧的稳定性。
2)造渣剂其组成是金红石、大理石、钛百粉、长石、菱苦土、钛铁矿、锰矿等,其
主要作用是在焊接过程中形成具有一定物化性能的熔渣覆盖于熔池的表面,不让大气侵入熔池,且有冶金作用。
3)造气剂用糊精、淀粉、纤维素等有机物,或碳酸钙等无机物做造气剂。
这些物质在电弧热的作用下分解出CO和H2等气体包围在电弧与熔池周围,起到隔绝大气、保护熔滴和熔池的作用,并影响熔滴过渡。
4)脱氧剂主要应用锰铁、硅铁、钛铁、铝铁和石墨等,脱去熔池中的氧。
锰铁还兼起脱硫作用。
5)合金剂主要应用锰铁、硅铁、铬铁、钼铁、钒铁和钨铁等铁合金,向熔池中渗入合金元素,使焊缝得到必要的化学成分。
6)粘结剂常使用钾、钠水玻璃。
将上述各种药皮成分按配比制成粉末,有粘结剂调和后牢固地涂在焊芯上,从而制成焊条。
50.酸性焊条和碱性焊条在特点和应用上有何差别?
51.与手弧焊相比,埋弧自动焊有什么特点?
埋弧自动焊与手弧焊相比,有以下特点:
(1)生产率高埋弧自动焊使用的光焊丝可通过较大的电流(100A以上),能得到计较高的熔敷速度和较大的熔深;
焊丝很长,卷成盘状,焊接过程中连续施焊,节省了更换焊条的时间。
所以,它比手弧焊的生产率提高5~10倍。
(2)焊接质量高而且稳定埋弧自动焊焊剂供给充足,电弧区保护严密,熔池保持液态时间较长,冶金过程进行得较为完善,气体和杂质易于浮出,同时,焊接规范自动控制调节,所以,焊接质量高而稳定,焊缝成形美观。
(3)节省焊接材料对于较厚的焊件(30~25mm),可不开坡口,一次焊透,焊丝填充量减少,节约了由于加工坡口而消耗的金属材料;
而且没有焊条头的浪费,飞溅很少。
(4)改善了劳动条件埋弧自动焊看不见弧光,焊接烟雾很少。
焊接时,只要焊工调整管理埋焊机就自动进行焊接。
由于以上特点,埋弧自动焊在工业生产中已得到广泛应用,它最适于焊接批量较大的长直焊缝和较大直径的环形焊缝。
但埋弧焊也有不足之处,如焊短焊缝和曲折焊缝时,
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